Способ преобразования угла поворота вала в код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике , вычислительной технике и может быть использовано в информационноизмерительных и управляющих системах с примеаекием цифровых вычислительных машин. Целью изобретения является повьвпение точности преобразования. Для этого по способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на формировании синусоидального переменногсз напряжения, преобразовании его в первое переменное напряжение , фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, формируют косинусоидальное переменное напряжение, которое преобразуют во второе переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, и преобразуют фазы в коды, которые суммирзпот, а затем делят на два и получают код угла поворота вала. 1 э.п. ф-лы.2 ил. i (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1295521 (51)4 Н 03 М 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,.(21) 3864617/24-24 (22) 04.03.85 (46) 07.03.87. Вюл. I 9 (71) Гомельский политехнический институт (72) Е.Г.Абаринов, В.В.Тихомиров и В.А.Карпов

° (53) 681.325 (088.8) (56) Зверев А.Е. и др. Преобразовате.ли угловых перемещений в цифровой .код.-Л.: Энергия, 1974, с.94-95.

Там хе,с.154, рис.?8. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и мохет быть использовано в информационноизмерительных и управляющих системах с применениемцифровых вычислительных машин. Целью изобретения является повышение точности преобразования. . Для этого по способу преобразования угла поворота aaqa в код, основанному на формированйи синусоидального переменного напряхения, преобразовании его в первое переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменногб напряаения пропорциональна углу поворота вала, формируют косинусоидальное переменное напряжение, которое преобразуют во второе переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменного напряхения пропорциональна углу поворота вала, и преобразуют фазы в коды, которые суммируют, а затем делят на два и получают код угла поворота вала. 1 з.п. ф-лы.2 ил.

1295521 2 ных обмотках а, в наведутся следующие напряжения:

Изобретение относится к автомати ке, вычислительной технике и может быть использовано в информационноиэмерительных и управляющих системах с применением цифровых вычислительных машин.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для преобразования угла поворота вала в код,на фиг.2 — временные диаграммы напряжений на элементах устройства.

Временные диаграммы напряжений на элементах устройства приведены о для угла поворота Д.=30

Преобразователь содержит генератор 1, делитель 2 частоты, фильтр 3 нижних частот, синусно-косинусный датчик (СКД) 4, блок 5 преобразования синфазных напряжений в фазомодулированный сигнал, компараторы. 6 и

7, триггер 8, элемент И 9, счетчик

10, коммутатор 11, делитель 12 частоты, элементы И 13 и 14, счетчик

15, формирователи 16 и 17 импульсов, регистр 18.

На фиг,2 обозначено: а — U напряжение на выходе п-.3 триггера дет, лителя 2 частоты; б — U — напряжение на выходе и-2 триггера делитет — т ля 2 частоты, в,г — U „, Ц,. — напряжения на прямом и инверсном выходах и-1 триггера делителя 2 частоты, д - U — напряжение на выходе последh него триггера делителя 2 частоты напряжения дах формирователей 16 и 17 импульсов, э,и — U, U — напряжения нa выходах фильтра 3 нижних частот и компаратора 6, к,л — Ц, U — напряжения на выходах блока 5 преобразования синфазных напряжений в фазомодулированный сигнал и компаратора 6; и — Б напряжение на выходе триггера 6; н—

U9 — напряжение на выходе элемента

И 9.

Последовательность операций предлагаемого способа и режимы их проведения приведены применительно к

СКД-типа синусно-косинусному врашающемуся трансформатору (СКВТ).

Создают пульсирующее магнитное поле в воздушном зазоре СКВТ, для чего эапитывают одну из его обмоток, например f, от источника переменного напряжения E. В результате на роторU =Ekcosg„U =Eksi где е — угол поворота вала, k — - коэффициент трансформации.

Операцию преобразования выходных синфазных напряжений в фазомодулированный сигнал, фаза которого пропорциональна углу поворота Ы, можно реализовать, например, при помощи одной

R-С-цепи, мостовой фаэосдвигающей цепи, двойной RC-цепи. интегратора переменного напряжения и сумматора и т.д. Преобразуем выходные напряжения U, U в фазомодулированный сиг0 нал при помощи интегратора переменного напряжения и сумматора. Пусть коэффициент передачи интегратора ра-уво вен е, а коэффициенты передачи сумматора по первому и второму входам равны между собой и равны единице. Тогда фаэомодулированный сигнал будет иметь вид:

g =U +e" k U =E cosoL,К1 О

-E„sin,å =Eke " .

Зп Как видно, начальная фаза этого сигнала пропорциональнас)

Операцию измерения начальной фазы фаэомодулированного сигнала U мож4 но реализовать, например, измеряя

:интервал времени между моментами

35 перехода через ноль напряжений Е и (при положительных производных этих напряжений) и заполняя его высокочастотными импульсами образцо40 вой частоты с последующим их подсчетом и выдачей результата измерения, например, в виде двоичного кода. В результате имеем:

N ф

Операцию создания пульсирующего магнитного полн в воздушном зазоре

СКД в направлении, перпендикулярном первоначальному, можно реализовать путем питания другой перпендикулярно расположенной обмотки возбуждения

5О

М (обмотки К) от источника ЗДС Е. В этом случае на роторных обмотках а, в наведутся следующие напряжения

U =Eks п, U " *=Ekcose .

В результате операции преобразо55

К, с ванин напряжений U „ Ц " b в фаэомодулированный сигнал, осуществляемыи при помощи того же интегратора и сумматора можно получить:

+Eke " cosd.=Eke " "

Измеряя начальную фазу этого сигнала, также как рассмотрено, можно 5 получить:

Ж=с -90 .

Операцию осреднения результатов

4 а

И, N можно реализовать, например, при помощи суммирующего устройства (сумматора двоичных кодов) с последующим переносом содержимого сумматора в сдвиговый регистр и сдвигом его содержимого на один младший разряд (сдвиг на один младший разряд позво- 1 ляет получить код, поделенный пополам). После чего результирующий код равен:

Ы =0,5(N +N )= о -45

Устройство работает следующим образом.

Пусть последний триггер делителя

2 частоты, сигнал U перешел из ь состояния ноль. в состояние единица (фиг.2,д), при этом в формирователе

16 импульсов появляется сигнал Uqg (фиг.2,е),которым в счетчик 10 заносится код 90, а в регистр 18 переписывается содержимое счетчика 15 со сдвигом на один младший разряд влево ЗО (сдвигом достигается деление на два), коммутатор 11 переходит иэ состояния

1-1 в состояние 2-2, при котором запитывается обмотка К СКД4, выходные напряжения которого при этом бу- 5 дут равны:

0 =ЕЕз1пй, 0 =Ekcosd .

Напряжение на выходе блока 5 преобразования синфазных напряжений в фаэомодулированный сигнал равно 40 (фиг.2,к)

Ц„",„=Б" -1Б"" =Ek(sin -j coscL )=

=Еке

Откуда видно, что начальная форма о этого сигнала пропорциональна d. — 90

При помощи опорного сигнала (фиг.2, и) Б, .образованного из выходного напряжения U фильтра 3 нижних частот50 з (фиг.2,з), с использованием компаратора 6 и триггера 8 формируется последовательность импульсов, длитель-, ность которых пропорциональна величине с -90 (фиг.2,м). При помощи 5S элемента И 9, сигнала с генератора 1 и сигнала U с инверсного выхода

h-1 и-1 триггера делителя 2 частоты

521 4 (фиг.2,г) формируются пачки импульсов, количество импульсов в которых пропорционально -90 . Сигнал О„, заводится на элемент И 9 для устранения влияния на результат преобразования переходных процессов, возникающих в СКД 4 и блоке 5 преобразования синфазных напряжений в фаэомодулированный сигнал, Этим сигналом элемент И 9 закрывается на время, необходимое для коммутации и затухания переходных процессов (в данном случае это два периода питающего напряжения), после чего элемент И 9 открывается. Таким образом "пачки" высокочастотных импульсов проходят через делитель 12 частоты и открытый элемент И 13 (злемент И 13 открыт

r сигналом U фиг.2,д) на вход счетчика 10.

Количество импульсов, прошедших на вход счетчика 10, равно (фиг.2,н): ш(с -90 ) и

12 где m — количество пачек сформированных элементов И 9, k — коэффициент деления счетчи12 ка 12.

Выполняя равенство m=k,, можно получить количество импульсов, прошедших на счетчик 10, пропорциональное oL-90 . Емкость счетчика 10 выбио рается равной 360 . С учетом того, что в счетчик 10 занесено число 90, счетчик 10 просчитывает последовательность импульсов (о -90 ), соответствующую углу 300-360, обнуляется и ечитает оставшиеся импульсы, о соответствующие 30, в результате в счетчике запишется число, равное

N1î =90 +(с" 90 ) =30

После того, как состояние, триггера делителя 2 частоты (фиг.2,д) изменится, станет равным нулю, в формирователе 17 импульсов вырабатывается импульс U„ 2,æ), которым содержимое счетчика 10 переписывается в счетчик 15, емкость которого равна 720 . Коммутатор 11 переходит

I в состояние 1-1, при котором запитывается обмотка f СКД4. При этом

Uü =ЕКсозы, Ц4 =-Eksine 1 ф,а й,ь а напряжение U равно: < ° 1, (° ° ) 1

Откуда видно, что начальная фаза напряжения U (фиг,2,к) и напряжения f

5521

5 129

U. (фиг.2,л) пропорциональна d.. При помощи опорного сигнала Б - (фиг.2,и) и триггера 8 формируется последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна Ы (фиг.2,м).

При помощи элемента И 9, сигнала с генератора 1 и сигнала U,, (фиг.2,г) в нужный интервал времени (после окончания переходных процессов, вызванных переходом коммутатора 11 из состояния 2-2 в состояние 1-1") формируются "пачки11 высокочастотных импульсов, которые проходят через, делитель 12 частоты и элемент И14

-т

{открытый сигналом U„ с инверсного выхода последнего триггера делителя

2 частоты) на вход счетчика 15. Количество импульсов, прошедшее на счетчик 15 нропорциональноа . Таким образом, в счетчике 15 окажется число, пропорциональное 2 О .

После нового изменения состояния последнего триггера (фиг.2,д) делителя 2 частоты импульсом U (фиг.2, е) содержимое счетчика 15 переносится в регистр 18 со сдвигом на один младший разряд. В результате в регистре будет храниться код, пропорциональный 2, И =2 с /2= о .

Формула изобретения

1. Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании синусоидального переменного напряжения, преобразовании его в первое переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, отличающийся тем, что, с целью повьипения точности преобразования, преобразуют фазу первого переменного напряжения в первый код, который запоминают, затем формируют косинусоидальное переменное напряжение, которое преобразуют во второе переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, которую преобразуют во второй код, который суммируют с первым кодом, результат суммирования делят на два и прибавляют код, соответствующий углу 45 .

2. Устройство для преобразования угла поворота . вала в код, содержа5

1О

ЗО

4О

5О

55 щее генератор, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, первый и второй компараторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, синусно-косинусный датчик и первый счетчик о т л и—

9 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый и второй делители частоты, фильтр нижних частот, первый и второй формирователи импульсов, второй и третий элементы И, второй счетчик, коммутатор, блок преобразования синфаэных напряжений в фазомодулированный сигнал и регистр, выход генератора соединен с входом первого делителя частоты, первый выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом первого компаратора и с первым информационным входом комл мутатора, второй выход соединен с третьим входом первого элемечта И, третий выход соединен с управляющим входом коммутатора, входом первого формирователя импульсов и первым входом второго элемента И, четвертый выход соединен с входом второго формирователя импульсов и первым входом третьего элемента И, второй информационный вход коммутатора соединен с общей шиной, а выходы соединены с входными обмотками синусно-косинусного датчика, выходные обмотки которого соединены через блок преобразования инфазных напряжений в фазомодулированный сигнал с входом второго компаратора, выход первого элемента

И соединен через второй делитель частоты с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, информационные входы первого счетчика являются информационными входами устройства, а выходы соединены с информационными входами второго счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, выход первого формирователя импульсов соединен с входами записи первого счетчика и регистра, выход второго формирователя импульсов соединен с входом записи второго счетчика.

1295521 аС Л

t

t

t

t

Рие. 2

Редактор С.Патрушева

Заказ 627/61

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

g @ и„

«Г г и,, Ю и„ 1б ж и, 3 з б и, ю и>

Og и иу

Составитель Е.Бударина

Техред В.Кадар Корректор Н. Король

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035» Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5